[发明专利]用于流量标定的基准体积物的系统和方法

说明书

一种与压力变化流速测量设备一起使用的基准体积物，具有内部结构，其包括的元件的横截面及长度与相邻间隙流体区域的横截面及长度相当。基准体积物可以具有一个或多个导热元件，所述导热元件位于限定内部流体保持区域的耐腐蚀材料的外部并与之良好热接触。

相关文献的交叉引用

本申请要求于2016年9月19日提交的题为“用于流量标定的基准体积物的系统和方法”的第62/396,809号美国临时专利申请、于2016年9月19日提交的题为“用于流量测量的可变约束的系统、装置和方法”的第60/396,808号美国临时专利申请、以及于2016年9月19日提交的题为“基于自校正压力的质量流量控制器的装置和方法”的第62/396,807号美国临时申请，上述文献通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开主要涉及通过测量流体的温度和压力来确定流体的流速。本文所用的流体意指包括由于压力和温度的特定组合而处于气相的材料。本发明更具体地涉及一种通过确定流速的压力-体积-温度(PVT)方法而使用的容纳部(containment)。

背景技术

可以使用通过考虑一个或多个变量中的时间变化率来确定气态流体的流速。使用压力、温度和体积的组合的装置是常见的并且通常被称为使用PVT方法。通常，装置设计旨在保持这些特性中的两个特性恒定，同时允许第三个特性变化。一些装置(例如，钟形校准器(prover)或活塞校准器)被设计成在测量时间间隔期间保持气体压力和温度恒定，同时允许所包含的体积改变。其他装置(例如，上升率(ROR)和下降率(ROF)装置)被设计成在测量时间间隔期间保持气体温度和体积恒定，同时允许压力在所包含的体积内变化。所有这些流量测量装置内在地在保持预期特性恒定的成效方面存在限制，并且在测量所有变量(包括时间间隔)方面存在限制。由这些限制引起的测量不确定性构成了对所确定的流速的最终准确性的主要约束。

在上升率和下降率设备中，气态流体的增加量或减少量包含在体积内，该体积在测量时间间隔期间是理论上恒定的。用于容纳所测量的流体的该恒定体积物被不同地称为“基准体积物”或“标准体积物”或“已知体积物”。本公开通常将所涉及的恒定体积称为“基准体积物”，但是可以使用其他类似的术语。基准体积物被认为是理论上恒定的，因为关于阀的打开和关闭及设备设计的其他方面的细微之处(subtleties)可以影响所观察的基准体积物的尺寸，但是这些细微之处并不是本公开的主要焦点。在半导体首要(capital)装备(有时称为“工具”)中，基准体积物可包括一个或多个单独的槽(tank)组件，或者分布为工具的各个部分之间的管道系统(plumbing)，或者管道系统与槽的组合。

基于基准体积物中的压力变化(ROR或ROF)的流速确定方法通常要求流体温度在测量时间间隔期间保持恒定。维持等温条件避免了必须处理时变状态方程，并且方便地将大部分方程的数学偏导数降低至零，从而使得任务在计算上更容易。

其他专利描述了热质量流量计。Weber的第6,539,791号美国专利描述了一种量热流量测量装置，其特点是用于测量流量的单个热敏电阻。McQueen的第6628202号美国专利描述了一种用于确定非接触式设备中的流速和液位的热分散开关/发射器。Korniyenko的第7107835号美国专利描述了一种热质量流量传感器，其包括具有传感器区域和薄膜温度的壳体。Kasim的第8870768号美国专利描述了可用于非侵入式测量和指示流体流速的装置和方法。

因此，需要制造在表面区域增强结构与基准体积物腔室壁之间具有最佳可行热连接的基准体积物容纳部。合适的表面区域增强结构可以与起始材料的本体一体形成，同时生成用作基准体积物腔室内的流体保持区域的内部空隙。

发明内容

各种实施例包括流量控制器系统和流量测量传感器，该流量控制器系统包括一个或多个传感器，流量测量传感器包括一个或多个传感器。与压力变化流速测量设备一起使用的基准体积物具有内部结构，该内部结构包括的元件的横截面和长度与相邻间隙(interstitial)流体区域的横截面和长度相当。